Раздел 4 Электроизмерительные приборы

Для каждого типа средств измерений устанавливаются пределы допускаемых погрешностей, определяющие классы точности средств измерений.

Электроизмерительные приборы делятся по степени точности на девять классов точности: 0,02; 0,05; 0,1; 0,2; 0,5; 1; 2,5; 4. Здесь число класса точности – это выраженное в процентах отношение наибольшей допустимой абсолютной погрешности к номинальной измеряемой прибором величине. Номинальная величина, как это следует из сказанного, равна верхнему пределу измерения прибора.

Различают шесть видов измерительных приборов: аналоговый, цифровой показывающий, регистрирующий, самопишущий, печатающий.

В метрологии приборы также принято различать по семи методам измерений, представляющим совокупность приемов использования принципов и средств измерений. К ним обычно относятся: метод непосредственной оценки, метод сравнения с мерой, дифференциальный метод, метод противопоставления, нулевой метод, метод замещения и метод совпадений.

В электротехнике электроизмерительные приборы охватывают большие группы средств измерений, различающихся по способу регистрации и видом измеряемых физических величин:

1) амперметры (мили, - микроамперметры) для измерения переменного и постоянного тока;

2) вольтметры (мили, - микровольтметры) для измерения переменного или постоянного напряжения;

3) комбинированные ампервольтметры, ампервольтваттметры для измерения в цепях постоянного и переменного токов;

4) универсальные измерительные приборы (универсальные вольтметры), позволяющие измерять в широких пределах переменные и постоянные напряжения и ток;

5) амперметры и вольтметры самопишущие;

6) частотомеры для измерения частоты переменного тока;

7) оммеры (мегоммеры), измерители заземления или измерения сопротивления элементов электрической цепи и сопротивления элементов электрической цепи и сопротивления растеканию тока;

8) комбинированные (универсальные, мультиметры) приборы для измерения тока, напряжения, сопротивления, частоты и др.;

9) счетчики для измерения активной и реактивной энергии электроприемников;

10) ваттметры для измерения мощности в электрических цепях;

11) приборы для измерения индуктивности и емкости элементов электрической цепи;

12) шунты измерительные;

13) фазометры для измерения коэффициента мощности или угла.

Все перечисленные группы электромеханических приборов относятся к средствам измерений, построенных на использовании магнитоэлектрических, электромагнитных, электродинамических и ферродинамических систем.

Счетчики электрической энергии

К этой группе отнесли счетчики электрические, составляющие большой класс интегрирующих измерительных приборов. В цепях постоянного тока применяют счетчики магнитоэлектрических, ферродинамических, электролитических и электродинамических систем, а в цепях переменного тока- преимущественно индукционные и электронные.

На рис. 4.2 показано устройство наиболее простого индукционного электрического счетчика однофазного переменного тока. Как следует из рисунка, электросчетчик имеет цепи тока и напряжения с последовательным и параллельным включением в контролирующую цепь. Протекающие по цепям токи создают в электромагнитных переменные магнитные потоки и ; в результате взаимодействия потока с вихревыми точками, индуктируемыми в диске потоком возникает вращающий момент, пропорциональный мощностиР. Количество оборотов подвижной части за время t пропорционально энергии

. (4.1)

Результат измерения определяют по показаниям счетного механизма, соединенного червячной передачей с осью диска.

Счетчик с указателем и фиксацией максимальных нагрузок представляет собой обычный счетчик кВтч стандартной индукционной системы, например, как на рис. 4.2, дополненный устройством фиксации максимума. Это устройство приводится в действие от оси вращающегося диска счетчика при помощи червячной пары и системы зубчатых передач. Запуск его производится встроенным в корпус счетчика электромагнитным реле в моменты времени, задаваемые внешним программным устройством − контактными часами.

Контактные часы выполнены с анкерным механизмом с пружинным двигателем и автоматическим ежесуточным подзаводом при помощи встроенного синхронного двигателя 10 ВА, питающегося от сети.

–поток создаваемый током нагрузки; 1- электромагнит последовательной цепи (тока); 2- металлическая пластинка для регулирования угла сдвига фаз между потоками и ; 3 − электромагнит параллельной цепи (напряжения); 4 − счетный механизм; 5 − тормозной магнит (постоянный магнит, который создает противодействующий момент, необходимый для обеспечения однозначности измерения); 6 − алюминиевый диск; 7 − нагрузка (например, осветительные лампы накаливания)

Часы имеют два контактных диска − суточный и часовой. Суточный диск делает один оборот за сутки и снабжен шкалой на 24 ч с наименьшей ценой деления 0,25 ч. Этот диск имеет четыре регулируемых контактных рычага, что дает возможность устанавливать по шкале начало, и продолжительность измерения средней получасовой мощности утреннего и вечернего максимумов нагрузки энергосистемы с точностью до 15 минут. Минимальная длительность включения 1 час. Часовой диск со шкалой 60мин. Делает один оборот за час и управляет быстродействующим выключателем реле пуска указателя максимума нагрузки. Продолжительность включения устанавливается на заводе при заказе в пределах 10 – 30 мин.

Двухтарифные счетчики имеют два счетных механизма, сочленяемых поочередно с диском счетчика при помощи встроенного в счетчик переключающего реле. Один счетный механизм учитывает электроэнергию в зоне времени суток по действующему тарифу, второй при помощи внешних контактных часов включается вместо первого в зоне времени льготного или другого какого-либо тарифа.

У трехтарифных счетчиков основная шестерня счетного механизма, сцепленная со счетчиком червячной передачей, соединена с парой зубчатых колес. На общем валу с этой парой зубчатых колес вращается планетарное колесо дифференциального механизма. Это колесо передает измерение потребляемой энергии через, так называемые, тормозные пластинки, приведенные в действие переключающим рычагом, рядом цифровых роликов тарифов 1, 2, или 3. Разделение учета потребляемой энергии между тарифами 2 и 3 происходит через другой дифференциальный механизм, подобный первому, при помощи другой комбинации реле и тормозных пластинок. Управление реле, переключающих счетные механизмы осуществляется централизованным телеуправлением или, как в рассматриваемых устройствах,- контактными часами.

Информационно-измерительные системы

Действующие двух тарифные системы оплаты электроэнергии поставили новые задачи измерения и учета энергии. Согласно этой системе оплаты большая часть промышленных потребителей рассчитывается за потребленную энергию и за мощность во время максимума нагрузки, т.е.

, (4.2)

где а- стоимость 1 кВт ч; b- стоимость 1 кВт.

Более подробно характеристики тарифов по управление (4.2) будут рассмотрены в разделе 4.3 пособия.

Другими словами, современная система учета потребления энергии нуждается в двух типах измерительных приборов: счетчиках электрической энергии и измерителях мощности или же в устройстве, которое выполняет обе функции. Последнее возможно осуществить, так как в том и другом приборе основным узлом является измеритель мощности. Однако реализации такой системы учета на базе старых измерительных приборов сопряжена с трудностями.

Применяемые двух или многоставочные тарифы при расчетах за отпущенную электроэнергию требуют специальных счетчиков и устройств. Устройство такого счетчика на базе индукционного прибора было показано выше.

Для организации централизованного учета и контроля расхода электроэнергии разработаны специальные устройства и информационно-измерительные системы (ИИС). Освоены разными предприятиями дистанционно электронные счетные и суммирующие устройства. Они предназначены для объектов, питающихся по нескольким вводам, и позволяют суммировать показания счетчиков на вводах для определения суммарного, совмещенного во времени максимума нагрузки объекта в часы максимума энергосистемы.

Импульсные датчики электросчетчиков соединены с приемным устройством с помощью двухпроводных линий связи.

Контрольное задание для студентов заочной форм обучения

По дисциплине "Основы электроснабжения" студенты выполняют две задачи. Номер варианта задачи, которую должен выполнить студент, определяются номером в его зачетной книжке.

Задача №1

По трёхфазной линии напряжением UкВ передаётся энергия к нагрузке, мощностью Р кВт. Длина линииlкм указана в таблице. Допустимая потеря напряжения не должна превышать 5%. На воздушной линии применяются все типы опор: промежуточные П, угловые У, анкерные А, концевые К, ответвительные О и перекрёстные ПО. На кабельной линии установлены кабельные муфты для внутренней установки КВ, для наружной установки КН, соединительные муфты СМ.

Для воздушной линии необходимо выполнить следующее:

1. Рассчитать сечение и выбрать провод для ВЛ.

2. Выбрать изоляторы и арматуру, изобразить изоляторы эскизно.

3. Эскизно изобразить, как осуществляются крепление проводов к изоляторам и соединение проводов между собой.

4. Описать порядок монтажа воздушной ЛЭП, какие необходимы механизмы, инструмент, приспособления для монтажа воздушной ЛЭП.

5. Составить инструкцию по эксплуатации воздушной линии.

Для кабельной линии необходимо:

1. Рассчитать сечение и выбрать кабель для заданного способа прокладки.

2. Выбрать концевые кабельные муфты: одну для внутренней, другую для наружной установки. Выбрать соединительную муфту кабельной линии..

3. Описать как осуществляется соединение жил кабелей между собой, оконцевание кабелей, эскизно изобразить.

4. Выбрать гильзы для соединения жил и наконечники для оконцевания жил кабелей.

5. Описать порядок монтажа кабельной линии, какие необходимы механизмы, инструмент, приспособления для монтажа КЛ.

6. Составить инструкцию по эксплуатации кабельной линии.

Задача №2

Для заданного электротехнического устройства необходимо выполнить следующее:

1. Рассчитать рабочий ток.

2. Выбрать по справочнику электротехническое устройство, дать эскиз.

3. Составить инструкцию по монтажу электротехнического устройства.

4. Составить инструкцию по эксплуатации электротехнического устройства.

Инструкция по монтажудолжна включать последовательность всех технологических операций при проведении электромонтажных работ заданного типа электрооборудования. По ПУЭ найти нормативные данные, которые необходимо соблюдать при монтаже заданного типа электрооборудования. Привести перечень необходимых механизмов, инструментов, приспособлений для монтажа электротехнического устройства.

Инструкция по эксплуатациидолжна включать весь объём текущего и капитального ремонтов и технологическую последовательность выполнения ремонтов и межремонтного обслуживания. При составлении инструкции использовать справочную литературу по ремонту электрооборудования и Правила технической эксплуатации электроустановок. Привести перечень необходимых инструментов, приборов, приспособлений, механизмов, необходимых для выполнения ремонтных работ.

Исходные данные к задаче №1

	1	2	3		4	5		6	7	8	9	10	11		12	13	14	15	16	17		18	19	20	21	22	23		24		25
U, кВ	0,4		6			10		20		35		0,4			6		10		35			0,4		6		10			35
Р, кВт	25		100			450		500		760		65			240		420		620			80		350		500			580
Cos	0,9									0,92							0,94							0,91
Тнб, ч/год	2900									3400							4000							5500
, км	0,8		2,5			3,0				2,0		0,5			3,2		5,0		8,0			0,6		2,2		10				20
Способ прок-ладки	ТР	-	ББ	-		ЭС	-		Т	-	Г	-		ББ	-	ТУ	-	ЭС	-		Г	-	ББ	-	Т	-		ТР		-		Т

продолжение

	26		27	28		29	30	31	32			33	34		35		36		37		38		39	40		41		42		43		44		45		46		47		48		49	50
U, кВ	0,4					6		10				35			0,4				6				10			35				0,4				10				6				35
Р, кВт	80	150				270		380				880			200				290				690			2100				120				1010				300				1850
Cos	0,93											0,95											0,96											0,92
Тнб, ч/год	6000											5000											4500											6500
, км	0,5					1,8		12				15			0,3				3,0				8,0			15,0				0,6				5				2,9				17
Способ прок-ладки	-	КЛ			-	Т	-	Г		-	ББ			-		КЛ		-		КК		-	ББ		-		КК		-		ТР		-		КЛ		-		Т		-	ЭС	-

Примечание: 1. Чётные варианты - ВЛ, нечетные - КЛ.

2. Опоры: П, У, А, К, О, ПО.

3. Муфты: КВ, КН, СМ

4. ТР - траншея, ББ - бетонные блоки, ЭС - эстакада, Т - туннель, Г - галерея, КК - каналы, КЛ - лоток.

Исходные данные к задаче №2

	1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11	12	13	14	15	16	17	18	19	20		21	22	23	24	25
Эл.тех. устр-во	ад	ав	пр	рп	сд	пр	сп	мв	о	р	мв	вв	р	т			сг			ад				пр
U, кВ	0,4				0,4			35			10			110/35	10/ 0,4	6/ 0,4	10,5			0,66				0,66
Потре-бительР, кВт	50		120		160			800			560			2*10^4	10^3	850	10^5	2*10^5	4*10^5	10	20		30	10	20	30
Cos	0,75				0,9			0,96					0,94				0,8			0,75
Место	влажное				нормальное			открытая установка									закр-я уст-ка			В - IIа

Продолжение

	26	27		28		29	30	31	32	33		34	35	36	37	38	39	40		41	42			43	44		45		46		47		48		49		50
Эл.тех. устр-во	АВ			рп			АД			КТП				СК			МВ				ВВ				КТП						АД
U, кВ	0,4						0,66			10/0,4				10,5			6			10					6/0,4						0,4
Потре-бительР, кВт	80	100	150		200		120	250	300	450	900		1200	15*10^3	40*10^3	90*10^3	10^3	800	630			900	750			400		600		1000		120		140		180		250
Cos	0,77						0,88			0,92				0,8			0,94								0,93						0,89
Место уст-ки; окр-я среда	П-Iа						влажная			внутренняя установка							наружная установка								внутренняя установка						влажное

АД - асинхронный двигатель; ПР - пускорегулирующая аппаратура; РП - силовой РП (шкаф); СД - синхронный двигатель;

МВ - масляный выключатель; О - отделитель; Р - разъединитель; Т - трансформатор; СГ - синхронный генератор;

КТП - комплектная тр-я п/ст.; СК - синхронный компенсатор; ВВ - выключатель вакуумный. АВ – автоматический выключатель

СОДЕРЖАНИЕ

Предисловие . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3

Цель освоения учебной дисциплины . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .4

Место учебной дисциплины в структуре основной

образовательной программе высшего профессионального

образования . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .4

Результаты образования, формируемые в процессе

освоения учебной ди дисциплины . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5

Программа учебной дисциплины «Основы электроснабжения» (структура и содержание дисциплины) . . . . . . . . . . . . . . .6

Учебно-методическое и информационное обеспечение

учебной дисциплины . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9

Методические указания к самостоятельному изучению дисциплины. . . .10

РАЗДЕЛ 1. Предприятия черной металлургии . . . . . . . . . . . . . 10

РАЗДЕЛ 2. Потребители электроэнергии на промышленных предприятиях . . . . . . . . . . . . . . 15

РАЗДЕЛ 3. Преобразователи . . . . . . . . . . . . . . .. 20

РАЗДЕЛ 4. Электроизмерительные приборы . . . . . . . . . . . . . . 24

Контрольные задания . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 37

Денисова Наталья Вячеславовна

ОСНОВЫ ЭЛЕКТРОСНАЖЕНИЯ

ПРОГРАММА, МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ ПО ИЗУЧЕНИЮ

ДИСЦИПЛИНЫ

для студентов заочной формы обучения направления подготовки

140400.62 «Электроэнергетика и электротехника»

квалификации - бакалавр

(Кафедра «Электроснабжения промышленных предприятий» КГЭУ)

Редактор издательского отдела

Компьютерный набор и верстка

Изд. лиц. ИД № 03480 от 08.12.00. Подписано в печать .

Формат 60 ´ 84/16. Гарнитура «Times». Вид печати РОМ.

Физ. печ. л. . Усл. печ. л. . Уч.-изд. л. .

Тираж экз. Заказ № .

Издательский отдел КГЭУ, 420066, Казань, Красносельская, 51

Типография КГЭУ, 420066, Казань, Красносельская, 51

1